• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.6
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• pp.35-43
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• 1999

We propose and analyze novel optical thyristor which can be used in free-space optical interconnection(FSOI). Novel optical thyristors are fully depleted optical thyristors(DOTs) using bottom mirror and/or multiple quantum wells (MQW), thereby its switching characteristics can be improved significantly. We obtain switching characteristics using coupled junction model associated with current oriented method. Emission characteristics of the DOT are obtained using thin film characteristic matrix and van Roosbroeck-Shockley relation. Compared to the performance using conventional DOT, the optical switching energy is decreased by a factor of 0.43 and the bit-rate is increased by a factor of 1.61 when the DOT with MQW and bottom mirror is employed for FSOI.

• Toxicological Research
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• v.29 no.1
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• pp.35-42
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• 2013

Quantum dots (QDs) have received considerable attention due to their potential role in photosensitization during photodynamic therapy. Although QDS are attractive nanomaterials due to their novel and unique physicochemical properties, concerns about their toxicity remain. We suggest a combination strategy, CdSe/ZnS QDs together with curcumin, a natural yellow pigment from turmeric, to reduce QD-induced cytotoxicity. The aim of this study was to explore a potentially effective cancer treatment: co-exposure of HL-60 cells and human normal lymphocytes to CdSe/ZnS QDs and curcumin. Cell viability, apoptosis, reactive oxygen species (ROS) generation, and DNA damage induced by QDs and/or curcumin with or without ultraviolet A (UVA) irradiation were evaluated in both HL-60 cells and normal lymphocytes. In HL-60 cells, cell death, apoptosis, ROS generation, and single/double DNA strand breaks induced by QDs were enhanced by treatment with curcumin and UVA irradiation. The protective effects of curcumin on cell viability, apoptosis, and ROS generation were observed in normal lymphocytes, but not leukemia cells. These results demonstrated that treatment with QD combined with curcumin increased cell death in HL-60 cells, which was mediated by ROS generation. However, curcumin acted as an antioxidant in cultured human normal lymphocytes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.146-147
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• 2012

InP 기판위에 자발성장법으로 성장된 InAs 양자점은 $1.55{\mu}m$ 영역에서 발진하는 양자점 반도체 레이저 다이오드 및 광 증폭기를 제작할 수 있기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 광통신 대역의 $1.55{\mu}m$ 반도체 레이저 다이오드 및 광 증폭기 분야에서 InAs/InP 양자점이 많은 관심을 받고 있으나, InAs/GaAs 양자점에 비해 제작이 어려운 단점을 가지고 있다. InAs/InP 양자점은 InAs/GaAs 양자점에 비해 격자 불일치가 작아 양자점의 크기가 크고 특히 As 계 박막과 P 계박막의 계면에서 V 족 원소 교환 반응으로 계면 특성 저하가 발생하여 성장이 까다롭다. As 과 P 간의 교환반응은 성장온도와 V/III 에 의해 크게 영향을 받는 것으로 보고되었다. 그러나, P계 InGaAsP 박막 위에 InAs 성장 시 발생하는 As/P 교환반응에 대한 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 InGaAsP 박막 위에 InAs 양자점 성장 시 GI (growth interruption)에 의한 As/P 교환반응이 InAs 양자점의 형상 및 광학적 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 시료는 수직형 저압 Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)를 이용하여 $520^{\circ}C$의 온도에서 성장하였다. 그림1(a) 구조의 양자점은 InP (100) 기판위에 InP buffer layer를 성장한 후 InP와 격자상수가 일치하는 $1.1{\mu}m$ 파장의 InGaAsP barrier를 50 nm 성장하였다. 그 후 As 분위기 하에서 다양한 GI 시간을 주었고 그 위에 InAs 양자점을 성장하였다. 양자점 성장 후 InGaAsP barrier를 50 nm, InP capping layer를 50 nm 성장하였다. AFM측정을 위해 InP capping layer 위에 동일한 GI 조건의 InAs/InGaAsP 양자점을 성장하였고 양자점 성장 후 As분위기 하에 온도를 내려주었다. 그림1(b) 구조의 양자점은 그림1(a) 와 모든 조건은 동일하나 InAs 양자점과 InGaAsP barrier 사이에 GaAs 2ML를 삽입한 구조이다. 양자점 형상 특성 평가는 Atomic force microscopy를 이용하였으며, 광특성 분석은 Photoluminescence를 이용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.154-154
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• 2011

자발형성법(Self-assembled)을 이용한 InAs 양자점(Quantum dots)은 성장법의 고유한 물리적 한계로 길이방향에 대한 수직방향 비율(Aspect ratio, AR)이 상대적으로 작은 값을 갖는다. 기존에 보고된 바에 따르면 GaAs 기판에 형성한 InAs 양자점은 일반적으로 AR이 0.3 정도를 보인다. 이러한 높이가 상대적으로 낮은 InAs 양자점은 수직방향으로 운반자(Carrier)의 파동함수 (Wave-function) 구속이 작게 되어 나노 양자점 구조의 0차원적 특성이 저하되게 된다. 본 논문에서는 Arsenic 차단법(Interruption technique)을 이용한 수정자발형성법(Modified self-assembled method, MSAM)으로 InAs 양자점(MSAM-InAs 양자점)을 형성하고 성장 변수에 따라 광 및 구조적 특성을 평가하여 0차원 순도를 분석하였다. MSAM InAs 양자점을 성장하고 12 nm 두께의 GaAs spacer 층을 증착한 후 $600^{\circ}C$에서 30초 동안 Arsenic 분위기에서 열처리(Annealing)를 수행 한 후 다시 InAs을 증착 하였다. 이러한 과정을 5번 반복하여 높이 방향으로 형상을 개선시킨 InAs 양자점을(Vetically-controlled MSAM, VCMSAM) 성장하였다. 기존 자발형성법을 이용한 InAs 양자점과 MSAM-InAs 양자점 단일층 구조를 기준시료로 성장하였다. 상온 포토루미네슨스(Photoluminescence, PL) 실험에서 단일 MSAM InAs 양자점 및 VCMSAM 양자점 시료의 발광에너지는 각각 1.10 eV와 1.13 eV를 나타내었다. VCMSAM InAs 양자점 시료의 PL세기는 단일 MSAM 양자점보다 3.4배 증가되어, 확연히 높게 나타나는 결과를 보였다. 이러한 결과는 높이 방향으로 운반자의 파동함수 구속력이 증가하여 구속준위 (Localized states)의 전자-정공의 파동함수중첩(Overlap integral)이 개선된 것으로 설명할 수 있다. 투과전자현미경(Transmission electron microscopy) 및 원자력간 현미경(Atomic force microscopy)을 이용하여 구조적 특성을 평가하고 이를 비교 분석한 결과를 보고한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.122-122
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• 2018

1. 배경 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 각종 전자기기에 들어가는 센서들이 점점 늘어나고 있다. 특히 사용자 중심의 기기들은 기술이 발전함에 따라 집적화가 이루어지면서, 하나의 기기에서 온도, 습도, 조도 등의 다양한 정보를 처리하고 있다. 이에 따라 더 많은 기능을 사용하기 위해, 소모 전력 또한 점차 증가하고 있다. 그러나 부피는 한정되어 있어, 기존 배터리만으로는 증가하는 소모 전력을 모두 보완하기 어렵다. 또한 대표적인 사용자 중심 기기인 스마트폰에서는, 가장 많은 전력을 소모하는 부분이 점점 커지고 있다. 이에 대한 대책으로 버려지는 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 바꿔주는 에너지 하베스팅 기술이 각광을 받고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 바람, 진동, 인체의 움직임 등의 기계적 에너지, 태양광, 실내등의 빛 에너지를 전기적인 에너지로 바꿔주는 기술을 말한다. 본 연구에서는 강유전체 고분자 내부에 양자점이 임베딩된 박막을 이용하여, 스마트폰에서 발생하는 빛 에너지와 손가락으로 디스플레이를 터치할 때 발생하는 기계적인 에너지를 모두 수확할 수 있는 새로운 소자를 제시하였다. 소자 내부에 있는 양자점은 빛 에너지를 산란 혹은 흡수하여 발광한 후, 고분자 내부의 전반사를 통해 양 옆에 있는 태양전지로 빛을 전달한다. 또한 컴포짓의 매트릭스를 이루고 있는 강유전체 폴리머인 P(VDF-TrFE)는 강유전 특성을 통해 마찰전기 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 전환할 수 있다. 강유전체 특성에 의해 P(VDF-TrFE) 내부에 정렬된 Polarization은 퀀텀닷에 양자구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)를 일으켜 더 긴 파장을 방출한다. 이렇게 바뀐 파장은 실리콘 태양전지에서 더 많이 흡수할 수 있는 영역으로 방출되어 태양전지 출력의 증가를 일으킨다. 마지막으로 실리콘 태양전지의 출력 증가를 보여줌으로써 이를 실험적으로 입증했다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.298-298
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• 2014

Quantum dot infrared photodetectors (QDIPs) based on Stranski-Krastanov (SK) quantum dots (QDs) have been widely explored for improved device performance using various designs of heterostructures. However, one of the biggest limitations of this approach is the "pancake" shape of the dot, with a base of 20-30 nm and a height of 4-6 nm. This limits the 3D confinement in the quantum dot and reduces the ratio of normal incidence absorption to the off-axis absorption. One of the alternative growth modes to the formation of SK QDs is a sub-monolayer (SML) deposition technique, which can achieve a much higher density, smaller size, better uniformity, and has no wetting layer as compared to the SK growth mode. Due to the advantages of SML-QDs, the SML-QDIP design has attractive features such as increased normal incidence absorption, strong in-plane quantum confinement, and narrow spectral wavelength detection as compared with SK-DWELL. In this study, we report on the improved device performance of InAs/InGaAs SML-QDIP with different composition of $Al_xGa1-_xAs$ barrier. Two SML-QDIPs (x=0.07 for sample A and x=0.20 for sample B) are grown with the 4 stacks 0.3 ML InAs. It is investigated that sample A with a confinement-enhanced (CE) $Al_{0.22}Ga_{0.78}As$ barrier had a single peak at $7.8{\mu}m$ at 77 K. However, sample B with an $Al_{0.20}Ga_{0.80}As$ barrier had three peaks at (${\sim}3.5{\mu}m$, ${\sim}5{\mu}m$, ${\sim}7{\mu}m$) due to various quantum confined transitions. The measured peak responsivities (see Fig) are ~0.45 A/W (sample A, at $7.8{\mu}m$, $V_b=-0.4V$ bias) and ~1.3 A/W (sample B, at $7{\mu}m$, $V_b=-1.5V$ bias). At 77 K, sample A and B had a detectivity of $1.2{\times}10^{11}cm.Hz^{1/2}/W$ ($V_b=-0.4V$ bias) and $5.4{\times}10^{11}cm.Hz^{1/2}/W$ ($V_b=-1.5V$ bias), respectively. It is obvious that the higher $D^*$ of sample B (than sample A) is mainly due to the low dark current and high responsivity.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.33 no.5
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• pp.1608-1612
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• 2012

Singlet oxygen ($^1O_2$) is an important species for oxidation in biological processes. $^1O_2$ is implicated in the genotoxic effect, and plays an important role in the cell-signaling cascade and in the induction of gene expression. However, the rapid detection of $^1O_2$ in biological environments with sufficient specificity and sensitivity is hampered by its extremely low emission probability. Here, a layer-by-layer (LbL) film of CdTe quantum dots (QDs), polymers, and ascorbate have been designed as a rapid, highly selective, and sensitive fluorescence probe for $^1O_2$ detection. Upon reaction with $^1O_2$, the probe exhibits a strong photoluminescence (PL) response even at trace levels. This remarkable PL change should enable the probe to be used for $^1O_2$ detection in many chemical and biological systems and as an environmental sensor.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.1 no.1
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• pp.40-49
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• 2001

We have developed a repeatable process of forming uniform, small-size and high-density self-assembled Si nano-crystals. The Si nano-crystals were fabricated in a conventional LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) reactor at $620^{\circ}c$ for 15 sec. The nano-crystals were spherical shaped with about 4.5 nm in diameter and density of $5{\times}l0^{11}/$\textrm{cm}^2$. More uniform dots were fabricated on nitride film than on oxide film. To take advantage of the above-mentioned characteristics of nitride film while keeping the high interface quality between the tunneling dielectrics and the Si substrate, nitride-oxide tunneling dielectrics is proposed in n-channel device. For the first time, the single electron effect at room temperature, which shows a saturation of threshold voltage in a range of gate voltages with a periodicity of ${\Delta}Ｖ_{GS}\;{\approx}\;1.7{\;}V$, corresponding to single and multiple electron storage is reported. The feasibility of p-channel nano-crystal memory with thin oxide in direct tunneling regime is demonstrated. The programming mechanisms of p-channel nano-crystal memory were investigated by charge separation technique. For small gate programming voltage, hole tunneling component from inversion layer is dominant. However, valence band electron tunneling component from the valence band in the nano-crystal becomes dominant for large gate voltage. Finally, the comparison of retention between programmed holes and electrons shows that holes have longer retention time.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.240-240
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• 2016

반도체 양자점은 불연속적인 에너지준위의 특성 때문에 고전적인 빛과는 다른 단일광자를 방출하여 양자정보 처리과정에 기본 요소로써 사용 될 수 있다. III-Nitride (III-N) 반도체 물질은 III족 원소의 구성비를 조절하였을 때 밴드갭 에너지차이가 크므로 깊은 양자 우물을 만들 수 있으며 최근에는 기존에 연구되던 III-Arsenide 기반의 반도체 양자점과 다르게 상온 (300 K) 동작 가능한 단일광자 방출원이 개발되었다.[1] 또한 약한 split-off 에너지 때문에 양자점 모양에 작은 비대칭성만 존재해도 큰 선형편광도를 가질 수 있다. 하지만 III-N 반도체 양자점의 이러한 특성에도 불구하고 이종기판과의 격자상수 불일치에 따른 많은 threading dislocation, 압전효과에 의한 큰 내부전기장에 의해 발광 효율이 떨어지는 등의 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 반도체 양자점을 3차원 구조체와 결합하여 threading dislocation 및 내부전기장을 줄이는 연구들이 진행되고 있다.[2] 본 연구에서는 선택적 영역 성장 방식을 통해 마이크로미터 크기를 가지는 피라미드 형태의 3차원 구조체를 이용, 피라미드의 꼭지점에 형성된 InGaN/GaN 양자점의 광학적 특성에 대해 분석하였다. 저온(9 K)에서 마이크로 photoluminescence 측정을 통해 양자점의 발광파장이 피라미드의 옆면의 파장과는 다름을 확인하였다. 여기광의 세기에 따른 양자점의 발광 세기 측정하여 여기광에 선형 비례함을 보이고, 양자점의 편광도를 측정하여 선형 편광임을 확인하였다. 마지막으로, 광량에 대해 시간에 따른 상관관계를 측정함으로써 양자점이 양자 발광체의 특성을 보이는 지 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.420.2-420.2
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• 2016

Various fields have been paid attention to upconversion nanoparticles (UCNPs) because of its unique optical properties. Moreover, to use the UC luminescent techniques through cell images for identified apoptosis/necrosis of cancer cells have been performed. They have been studied for a versatile biomedical application such as a biosensing tool, or delivery of active forms of medicines inside living cells. UCNPs have distinctive characteristics such as photoluminescence, special emission, low background fluorescence signal and good colloidal stability, which have many advantages compared with the organic dyes and quantum dots. UCNPs have not only a great potential for imaging (UC luminescence) but also therapies (photo-thermal therapy, PTT and photo-dynamic therapy, PDT) in cancer diagnostics. Therefore, we report the enhancement of upconversion red emission in NaYF4:Yb3+,Er3+ nanoparticles, synthesized via solid-state method with the thermal decomposition of trifluoroacetate as precursors and organic solvent at a high boiling point. The UCNPs have an emission in the field of near infrared wavelength, cubic shape and nano-size in length. In this study, we will further investigate it for cancer therapy with NIR optical detection onto the solid substrate.